KR960002270B1 - 생활 오수의 혐기성ㆍ접촉 폭기식 처리 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

생활 오수의 혐기성ㆍ 접촉 폭기식 처리 장치

제1도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 평면도.

제2도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 정면도.

제3도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 접촉 폭기실에 설치된 접촉성 여재의 사시도.

제4도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 제1혐기성조에 부착된 유입이송대의 사시도.

제5도는 최종 침전실에 침전된 슬러지와 탈질 작용을 위한 슬러지 반송 장치로 공기를 이용한 슬러지의 반송 장치 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 생활 오수의 혐기성ㆍ 접촉 폭기식 처리 장치 2 : 제1혐기성조

3 : 제2혐기성조 4 : 접촉 폭기실

5 : 최종 침전실 6 : 여과 분해실

8 : 유입 이송대 13 : 폭기실 분리벽

14 : 산기관 15 : 접촉 여재

16 : 최종 침전실 분리벽 17 : 슬러지 반송관

18 : 공기 주입관 20 : 여재 유동 방지판

본 발명은 일반 가정에서 배출되는 분뇨와 생활 잡배수를 복합적으로 처리하는 생활 오수의 고성능 혐기성ㆍ 접촉 폭기식 처리 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 말하자면, 본 발명은 일반 가정에서 발생되는 하수중의 유기 물질을 혐기성 및 호기성 미생물에 의하여 분해 처리하고, 미처리된 유기 물질은 여과 분해실에서 최종 처리하는 생활 오수의 혐기성ㆍ 접촉 폭기식 처리 장치에 관한 것이다.

현재 대단위 종말 처리 시설 및 대단위 공업 단지 내에서의 폐하수 처리 시스템등 고투자형 처리에 대한 시설 투자는 서서히 증가하고 있으나, 하수 처리 시설이 없는 지역에서 배출되는 생활 하수는 배출량이 과다하기 때문에(전국 가장 하수 배출량이 10,000 ㎘/일 중 28%만이 처리됨), 오염원으로서 큰 문제점으로 지적되고 있으며, 이로 인하여 하천 오염은 물론이고 지역 주민의 생활 환경 개선에 지장을 주고 있다. 특히, 하수도 및 하수 처리 시설이 미미한 지방 중, 소도시 및 농어촌의 생활 위생은 악화되고 있으며, 농업용수로 이용되는 주요 저수지의 약 33% 가량이 수질 오염으로 인해 용수로서의 이용가치를 상실하여 농업 생산성이 저하되고 있는 실정이다. 또한, 대도시에서의 하수 처리 시설에 있어서도 실지천으로 유입되는 가장 하수는 처리장으로 들어가기 전에 생활 환경을 심각하게 오염시키고 있는 실정이다.

일반적으로, 가정 하수가 처리되는 가장 합리적인 방법은 가장의 배출원으로부터 발생된 하수를 밀폐된 하수 관거를 따라 하수 처리장에 유입시켜 완벽하게 처리하는 것이지만, 이를 위해서는 완벽한 하수 관거의 보급이 그 전제가 된다. 그러나, 우리 나라의 경우, 관거 보급률이 37%에 불과한 실정이며, 보급된 관거의 대부분인 94.5%가 빗물용 관거이고 오수 관거는 6%에도 못미치는 1,877㎞에 불과하다. 앞으로의 관거 보급은 도시의 팽창에 의한 건물의 밀집화, 도시 교통 문제등으로 관거 설치 비용이 점증되고 있으므로 관거의 완비는 요원한 실정이다.

한편, 외국에서의 가장 하수 처리 현황을 보면 미국과 유럽의 경우에는 가정에서 배출되는 분뇨 및 가장 자배수가 하수 관거를 통하여 하수 종말 처리장으로 직접 유입 처리되므로 문제가 없으나, 하수 관거의 보급이 미미한 한국, 일본, 대만 등의 아시아 국가에서는 분뇨를 정화조로 처리하고 있는 실정이다. 일본의 경우, 30시간의 체류 시간을 갖는 혐기성 여상과 체류 시간 7.5시간인 접촉 폭기실을 거친 정화조에서 90%정도의 BOD 제거 효율을 얻을 수 있다고 한다. 또한, 가장용 처리 장치를 거친 방류수의 유기 물질 부하율은 90% 이상 제거되는 반면, 단독 정화조의 경우에는 단지 16%만이 제거되는 것으로 보고되고 있다(1988년에 발간된 용수와 폐수, Vol. 10. No. 4. 에 게재된 나모리 슈헤이와 마쯔가네 가즈오의 논문 "혐기성 조건을 고려한 소규모 합병 처리 정화조" 및 소화 63년에 발간된 후지 크린의 카타로그, "가장용 소형 합병 처리 정화조" 참조).

따라서, 수질 오염의 원천적 방지를 위해서는 분뇨와 생활 잡배수를 복합적으로 처리하는 생활 오수 처리 장치에 대한 기술 개발이 절대적으로 필요하다. 본 발명자들은 이와 같은 이유 때문에, 가장에서 배출되는 생활 하수의 완전한 처리를 위하여 유기물질과 영양소를 동시에 제거할 수 있는 생활 오수 처리 장치를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 가장 하수에 함유된 유기 물질을 혐기성 미생물과 호기성 미생물의 증식 및 분해 작용에 의하여 유기 물질을 제거하고, 영양소 중 질소 성분과 인 성분을 질산화와 탈질 반응, 탈인 반응 등을 이용하여 제거할 수 있는 생활 오수의 혐기성ㆍ 접촉 폭기식 처리 장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 유입되는 피처리물을 1차로 침전 및 혐기성 분해시키고 최종 침전실로부터 반송된 슬러지를 탈질시키는 제1혐기성조와, 이 제2혐기성조를 경우하여 유입되는 피처리물을 재차 혐기성 분해 및 탈질시키는 제2혐기성조와, 이 제2혐기성조를 경유한 피처리물에 산기관을 통해 계속적으로 공기를 공급하여 폴리우레탄 재질의 다공성 판형 접촉 여재에 부착된 호기성 미생물의 활성을 높여 유기 물질의 분해를 촉진하는 접촉 폭기실과, 이 접촉 폭기실을 경유한 피처리물 중의 슬러지를 침전시켜 일부는 중력에 의해 접촉 폭기실로 반송하고 일부는 슬러지 반송 장치에 의해 제1혐기성조로 반송하는 최종침전실과, 이 최종 침전실을 경유한 피처리물 중의 미처리 유기 물질을 여재에 의해 여과 및 분해 제거시키는 여과 분해실로 이루어진 것이 특징인 본 발명의 장치에 의하여 달성된다. 이하, 본 발명의 처리 장치는 "생활 오수 처리 장치"로 줄여 부르기로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 평면도이고, 제2도는 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 정면도를 나타낸 것이다. 제1도와 제2도에서 보는 바와 같이, 본 발명의 생활 오수 처리 장치(1)은 혐기성조(2,3), 접촉 폭기실(4), 최종 침전실(5) 및 여과 분해실(6)으로 구성되어 있다. 상기 제1혐기성조(2)에서는 생활 하수에 섞여 있는 협잡물과 침전 가능한 크기의 고형 물질의 침전 제거가 일어나고, 동시에 혐기성 미생물에 의한 유기 물질의 혐기성 분해 작용이 일어난다. 피처리물의 제1혐기성조(2)로의 유입은 유입관(7)에 의해 이루어지며, 유입관(7)을 경유한 피처리물은, 제1혐기성조에 침전된 부유물이 유입 유속으로 인해 재부상하는 것을 방지하기 위해, 후술하는 제4도에 도시한 바와 같이 단면이 "ㄷ"자형인 깔대기 형상의 유입 이송대(8)을 거쳐 유입된다. 또한, 상기 제1혐기성조(2)에서는 슬러지 반송관(17)에 의해 최종 침전실(5)에서 반송된 슬러지의 탈질 반응이 일어난다. 제1혐기성조(2)를 경유한 피처리물은 혐기성조 분리벽(10)의 상부에 설치된 이송관(9)를 경유하여 혐기성조 유입관(11)을 통하여 제2혐기성조(3)으로 유입된다. 제2혐기성조(3)으로 유입된 피처리물은 재차 혐기성 분해 및 탈질 반응이 동시에 이루어진다. 제1혐기성조(2)와 제2혐기성조(3)의 용적비는 2 : 1로 하는 것이 경제적인 측면에서 바람직하다. 상기 제2혐기성조(3)을 경유한 피처리물은 폭기실 분리벽(13)의 상부에 설치된 폭기실 이송관(12)를 통하여 접촉폭기실로 이송된다. 바람직한 이송관(9,12)의 구조는 혐기성조(2,3)의 상부에 형성되는 스컴(scum)의 유입과 침전된 침전물의 유입을 막을 수 있도록 수심의 1/4에 위치하는 반원형관 구조가 좋다. 혐기성조(2,3)에서의 피처리물의 체류시간은 탈질 반응과 혐기성 소화 반응을 고려하여 2 내지 5일로 하는 것이 좋다. 접촉 폭기실(4)로 유입된 피처리물은 송풍기(22)에서 공급되는 공기로 인하여 호기성 상태로 유지되며 접촉 폭기실 분리벽(13)과 평행하게 접촉 폭기실(4)에 설치된 다공성 판형 접촉 여재(15)표면에 부착된 호기성 미생물에 의하여 피처리물에 함유된 유기 물질이 분해되고 질산화 반응이 일어나게 된다. 접촉 폭기실(4)에 공급되는 공기는 접촉 폭기실(4)에 설치된 산기관(14)에 의하여 미세한 기포로 만들어져 전달된다. 공급된 미세한 기포는 산소 전달 작용과 상승 작용에 의하여 접촉 폭기실(4)내에 흐름을 형성하여 완전 혼합 상태를 유지하게 된다. 또한, 장기 폭기법으로 접촉 폭기실(4)에서의 체류 시간이 길기 때문에, 슬러지 생산량을 최소화하여 운전할 수 있다. 접촉 폭기실(4)에서의 피처리물의 체류 시간은 미생물의 증식을 최소화할 수 있도록 0.5 내지 2일로 유지하는 것이 적합하다. 바람직한 접촉 여재(15)의 형상은 미생물의 부착이 용이하고 접촉 폭기실(4)의 흐름에 영향을 주지 않는 구조로 제3도와 같은 판형 구조로 하여 산기관(14)과 직각으로 배치하는 것이 바람직한데, 폴리우레탄을 원료로 한 두께 2 내지 3㎝의 유연성을 갖는 판형 여재가 미생물 부착능력과 영구성 및 경제성에서 매우 좋은 효과를 나타낸다. 접촉 폭기실(4)에 유입된 피처리물은, 함유된 유기 물질이 제1및 제2혐기성조(2,3)에서 일부 제거되어 유기물 농도가 낮아지므로 유기 물질의 부하량이 적어지게 된다. 또한, 접촉 폭기실(4)에 유입되는 이송관(12)의 수심은 접촉 폭기실(4)의 수심보다 높아야 한다. 그 이유는, 접촉 폭기실(4)에서 폭기장치에 의한 수심의 동요와 상승으로 인하여 접촉 폭기실(4)의 미생물이 제2혐기성조(3)으로 역류되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 접촉 폭기실(4)를 경유한 피처리물은 최종 침전실 분리벽(16)의 하부에 있는 개구부를 통하여 최종 침전실(5)로 이송된다. 최종 침전실(5)의 하부는 고형 물질 및 미생물의 침전과, 침전된 미생물의 폭기실(4)로의 반송을 원활히 하기 위하여 60°의 경사를 이루도록 하는 것이 좋다. 또한, 접촉 폭기실(4)에 설치된 접촉 여재(15)는 시간이 지나면 미생물의 증식으로 인하여 탈리 현상이 일어나게 되고, 탈리된 미생물은 최종 침전실(5)로 이송된다. 이송된 탈리 미생물과 침전된 슬러지는 슬러지 반송 장치(17,18)에 의하여 제1혐기성조(2)로 반송된다. 상기 슬러지 반송 장치(17,18)의 원리는 공기 주입관(18)을 통해 공급되는 공기의 상승 작용으로 인하여 슬러지가 슬러지 반송관(17)로 수직 이동되는 원리이다. 공기 주입관(18)의 직경은 슬러지 반송관(17)의 직경의 1/5 내지 1/10배이고, 슬러지 반송관(17)의 저부는 최종 침전실 분리벽(16)의 저부와 높이가 일치되며, 공기 주입관(18)은 슬러지 반송관(17)의 수심의 3/4 지점에 연결된다. 상기 반송장치(17,18)은 접촉 폭기실(4)내의 오염 분해 호기성 미생물량을 간편하게 조절할 수 있으며, 통상 접촉 폭기실(4)에 설치된다. 그러나, 본 발명에서는 최종 침전실(5)의 하부에 설치하여 슬러지를 효율적으로 반송하며 접촉 폭기실(4)내에서는 청소를 하지 않고 혐기성조(2,3)에서 혐기성 소화하여 슬러지 감량 후 청소하는 장점을 갖고 있다. 제1혐기성조(2)로 이송된 슬러지는 무산소 상태에서 유입되는 피처리물의 유기 물질을 먹이로 하는 탈질화 미생물의 탈질 반응에 의하여 질소로 변하여 대기 중으로 방출된다. 따라서, 상기 슬러지 반송 장치(17,18)은 접촉 폭기실(4)의 접촉 여재(15)에서 탈리되는 미생물을 효과적으로 반송하여 수질 악화를 방지하고 탈질 반응으로 인한 영양소의 제거에도 많은 기여를 한다.

최종 침전실(5)를 경유한 피처리물은 여과 분해질 유입관(19)를 통하여 여과 분해실(6)으로 유입된다. 여과 분해실(6)으로 유입된 피처리물은 여재로 충만된 여과 분해실(6)을 거치면서 침전 및 여과되는데, 이때 처리되지 않은 유기 물질은 여재의 표면에 부착된 미생물에 의하여 분해 제거된다. 상기 여과 분해실(6)에서의 흐름으로 인하여 여재의 유동이 있으면, 여재에 미생물의 부착이 곤란하고 여재가 한쪽으로 몰리는 현상이 있으므로, 이를 방지하기 위하여 중간에 여재 유동 방지판(20)을 설치하였다. 상기 여과 분해실(6)을 거친 피처리물은 유출관(21)을 통하여 최종 방류하게 된다. 본 발명에 사용된 접촉 여재(15)는 다공성 판형으로 미생물의 부착이 용이하고 가격이 저렴하며, 내구성이 우수하면 어떠한 제품이든 가능하지만, 염화비닐수지 제품이나 폴리에틸렌 수지 제품 등이 좋은 효과를 발휘하는 것으로 나타났다.

혐기성조(2,3)에서 발생되는 악취와 질소 가스, 접촉 폭기실(4) 및 최종 침전실(5)에서 발생되는 악취는 정화조 뚜껑(23)에 설치된 배기구(24)를 통하여 외부로 배출되며, 정화조(1)의 상태 및 폭기실(4)의 미생물 상태를 수시로 점검할 수 있는 맨홀(25)가 역시 정화조 뚜껑(23)에 설치되어 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 첫째 현재 가정에서 나오는 생활 하수는 분뇨만 단독 정화조에 의해 처리되므로 하천에 유입되는 유기 물질 부하율이 높은데 반하여 생활 오수 처리 장치는 분뇨 뿐만 아니라 생활 잡배수까지 처리하므로 환경오염 감소에 크게 기여하고, 둘째 폭기실에 폴리우레탄 재질의 판형 접촉 여재를 설치하여 미생물의 부착이 탁월하며, 폭기실에 일정 수준의 미생물 농도를 유지할 수 있어서 과부하에 따른 저항력 증대와 유기 물질 제거 효율 증대가 탁월하며, 셋째 최종 침전실 하부에 부착된 슬러지 반송 장치는 접촉 여재에서 탈리된 슬러지 플럭(floc)을 혐기성조를 반송하여 유출수 수질의 향상에 기여하고, 넷째 혐기성조에서 영양소의 제거가 동시에 일어나므로 유기 물질과 영양소를 동시에 제거하여 주는 고효율의 생활 오수 처리 장치이다.

이하 본 발명을 실험 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

[실험 실시예]

앞에서 설명한 구조의 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치를 실험실에서 제작하여 1993년 1월부터 1993년 11월까지 운전한 결과는 표 1과 같다. 표 1에 기재된 값들은 전체 실험 기간 동안의 평균 값이며, 유입수는 아파트의 오수 정화조 저류조에서 직접 채취하여 5인 가족 기준으로 원단위를 산정하여 1/100배 축소 제작하여 주입하였다. 유출수는 1주일에 1 내지 2회 채취하여 표준 방식에 준하여 분석하였다.

[표 1]

이상의 실험실 실험 결과로부터, 본 발명에 따른 생활 오수 처리 장치의 평균 BOD 제거 효율은 96% 이상, COD 제거 효율도 90% 이상이었고, 영양소인 TKN과 T-P의 제거 효율은 각각 87% 및 43%로 매우 높게 나타났으며, 유출수의 BOD는 10㎎/ℓ를 초과하지 않는 매우 만족한 결과를 얻었다.

Claims (6)

1. 유입되는 피처리물을 1차로 침전 및 혐기성 분해시키고 최종 침전실(5)로부터 반송된 슬러지를 탈질시키는 제1혐기성조(2)와, 이 제1혐기성조(2)를 경유하여 유입되는 피처리물을 재차 혐기성 분해 및 탈질시키는 제2혐기성조(3)과, 이 제2혐기성조(3)을 경유한 피처리물에 산기관(14)를 통해 계속적으로 공기를 공급하여 폴리우레탄 재질의 다공성 판형 접촉 여재(15)에 부착된 호기성 미생물의 활성을 높여 유기 물질의 분해를 촉진하는 접촉 폭기실(4)와, 이 접촉 폭기실(4)를 경유한 피처리물 중의 슬러지를 침전시켜 일부는 중력에 의해 접촉 폭기실(4)로 반송하고 일부는 슬러지 반송 장치(17,18)에 의해 제1혐기성조(2)로 반송하는 최종 침전실(5)와, 이 최종 침전실(5)를 경유한 피처리물 중의 미처리 유기 물질을 여재에 의해 여과 및 분해 제거시키는 여과 분해실(6)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성ㆍ접촉 폭기식 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 제1혐기성조(2)와 제2혐기성조(3)의 용적비는 2 : 1인 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성·접촉 폭기식 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 제1혐기성조(2)는 그 내부에 침전된 부유물이 유입 유속으로 인해 재부상하는 것을 방지하기 위해 단면이 "ㄷ"자형인 깔대기 형상을 갖는 유입 이송대(8)을 구비한 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성·접촉 폭기식 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 산기관(14)는 제2혐기성조(3)과 접촉 폭기실(4) 사이에 위치하는 폭기실 분리벽(13)에 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성·접촉 폭기식 처리 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반송 장치(17,18)은 송풍기(22)로부터 최종 침전실(5)로 공기를 주입하는 공기 주입관(18)과, 상기 최종 침전실(5)의 하부에 침전 및 탈리된 슬러지를 상기 제1혐기성조(2)로 반송하는 슬러지 반송관(17)로 구성되고, 상기 공기 주입관(18)의 직경은 슬러지 반송관(17)의 직경이 1/5 내지 1/10배이고, 상기 슬러지 반송관(17)의 저부는 최종 침전실 분리벽(16)의 저부와 높이가 일치하며, 상기 공기 주입관(18)은 슬러지 반송관(17)의 수심의 3/4 지점에 연결된 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성·접촉 폭기식 처리 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 여과 분해실(6)은 그 내부에 충만된 여재의 유동을 방지하기 위한 유동 방지판(20)을 구비한 것을 특징으로 하는 생활 오수의 혐기성·접촉 폭기식 처리 장치.